EA029117B1

EA029117B1 - Контроль конденсатоотводчика

Info

Publication number: EA029117B1
Application number: EA201590915A
Authority: EA
Inventors: Сергей Янцен; Хольгер ШРЕТЕР; Юрген Клаттенхофф
Original assignee: Гестра Аг
Priority date: 2012-11-09
Filing date: 2013-11-07
Publication date: 2018-02-28
Also published as: DE102012220505B4; HUE036357T2; US10184611B2; CY1119323T1; PT2917631T; KR20150082465A; LT2917631T; BR112015010362B1; HRP20171300T1; IN2015DN04076A; BR112015010362A2; WO2014072430A2; MX356980B; ZA201503124B; MX2015005850A; WO2014072430A3; JP6151370B2; PL2917631T3; EP2917631B1; JP2015535595A

Abstract

Изобретение относится к датчику потока и к способу контроля конденсатоотводчика (20), содержащему следующие этапы: а) обеспечение датчиком (1) потока для регистрации свойств потока в трубе, проводящей среду, и/или в арматуре, b) определение параметров колебаний посредством преобразователя (112) колебаний в месте (8) измерения, предусмотренном в датчике (1) потока, с) электронный анализ параметров колебаний вибратора (9), причем в месте (8) измерения записываются колебания первой области (2) вибратора (9), предусмотренной, по меньшей мере, частично в потоке среды, или рядом с ним, и второй области (3) вибратора (9), предусмотренной за пределами потока.

Description

Изобретение относится к датчику потока и к способу контроля конденсатоотводчика (20), содержащему следующие этапы: а) обеспечение датчиком (1) потока для регистрации свойств потока в трубе, проводящей среду, и/или в арматуре, Ь) определение параметров колебаний посредством преобразователя (112) колебаний в месте (8) измерения, предусмотренном в датчике (1) потока, с) электронный анализ параметров колебаний вибратора (9), причем в месте (8) измерения записываются колебания первой области (2) вибратора (9), предусмотренной, по меньшей мере, частично в потоке среды, или рядом с ним, и второй области (3) вибратора (9), предусмотренной за пределами потока.

029117 Β1

029117

Изобретение относится к способу контроля конденсатоотводчика, а также к датчику потока для регистрации свойств потока в трубе, проводящей среду, и/или в арматуре, в частности в конденсатоотводчике, а также к контрольному устройству для контроля по меньшей мере одного конденсатоотводчика.

Обычно конденсатоотводчики используются в установках химической, фармацевтической и энерготехнической промышленности для отвода из установки конденсата, образующегося в паропроводах или резервуарах, или в процессах преобразования. При этом для предотвращения так называемого гидравлического удара или для эффективного использования энергии отвода конденсата должен осуществляться в определенный момент времени. Такой гидравлический удар происходит, если пар подается в жидкость с более низкой температурой или если он образуется в такой жидкости. Кроме того, конденсатоотводчики в том случае, если конденсат отсутствует, должны препятствовать утечке пара.

В таких установках, например из-за вымываний в результате образования магнетита, могут иметь место явления износа, загрязнения и/или отложения. Вследствие этого дело может доходить до утечек или блокад в конденсатоотводчиках, используемых в установках. При этом снаружи, т.е. снаружи установки, или труб, и/или конденсатоотводчика установки невозможно распознать, работает конденсатоотводчик или нет. В способе контроля конденсатоотводчиков работоспособность используемых конденсатоотводчиков должна контролироваться. При этом необходимо выяснить, исправно ли функционирует конденсатоотводчик или не доходит ли дело в аварийной ситуации до утечки или блокады. Это необходимо, поскольку, например, блокирующие конденсатоотводчики могут привести к существенным сокращениям производительности установки, а неплотные конденсатоотводчики вызвать потери пара, которые, в свою очередь, представляют собой существенные экономические потери. Кроме того, можно ожидать повышения давления в конденсатных сетях, т.е. в системе с несколькими конденсатоотводчиками. В таком случае обусловленные этим сложности в отводе могут проявиться в установке в нескольких конденсатоотводчиках. Кроме того, может дополнительно возникнуть затор конденсата, который может вызвать гидравлический удар и к тому же привести к существенным повреждениям в пароконденсатной системе. Обычно в установках без регулярного контроля или обслуживания следует ожидать доли неисправных конденсатоотводчиков порядка 15-25%. При регулярно проводимых проверках эта частота отказов заметно сокращается.

Для контроля конденсатоотводчика уже известны несколько способов. Конденсатоотводчики контролируются, например, с помощью глазков, путем измерения уровня и звукометрии. Недостатком указанных способов является то, что работоспособность конденсатоотводчика может только оцениваться.

Способы, основанные на звукометрии, состоят в регистрации корпусного шума, исходящего от поверхностей корпусов конденсатоотводчиков. Для оценки принципа действия конденсатоотводчика зарегистрированная интенсивность корпусного шума отображается на индикаторном приборе и сравнивается с предварительно записанными контрольными данными.

При этом обычно необходима ручная проверка каждого отдельного конденсатоотводчика, связанная при мощных установках с большими затратами. Это при известных условиях ведет к относительно большим интервалам между проверками, так что неисправности в системе конденсатоотводчиков не могут распознаваться и устраняться без промедления.

Для регистрации корпусного шума обычно необходим механический контакт с исследуемым конденсатоотводчиком. Конструктивно результаты измерений относительно сильно зависят от силы и угла прижатия первичного измерительного преобразователя, так что изменение одного из этих параметров может привести к неточности результата измерения. Кроме того, место контакта должно быть определено возможно более точно.

Результат анализа исключительно интенсивности шума в ультразвуковом диапазоне не позволяет установить точно, производит ли конденсатоотводчик именно отвод или выпускает пар в результате повреждения. Однозначного определения рабочего состояния в этом случае не существует.

Таким образом, задачей настоящего изобретения является устранение, по меньшей мере сокращение, описанных недостатков. В частности, должны быть представлены способ контроля конденсатоотводчика и соответствующие устройства для этого, обеспечивающие надежное и точное определение различных свойств среды или принципа действия конденсатоотводчика.

Таким образом, должен быть предложен способ контроля конденсатоотводчика согласно п.1 формулы изобретения. Способ включает следующие этапы:

a) обеспечение датчиком потока для регистрации свойств потока в трубе, проводящей среду, и/или в арматуре, причем среда образована в виде многофазного потока,

b) определение параметров колебаний посредством преобразователя колебаний в месте измерения, предусмотренном на вибраторе датчика потока,

c) электронный анализ параметров колебаний вибратора.

При этом в месте измерения записываются колебания первой области вибратора, по меньшей мере, частично предусмотренной в потоке среды, и второй области вибратора, предусмотренной за пределами потока. Колебания второй области вибратора регистрируются, например, посредством пьезоэлемента или лазерного виброметра или микрофона.

Под "конденсатоотводчиком" в дальнейшем понимаются также конденсомат и/или регулировочная

- 1 029117

арматура, отводящие конденсат, образующийся в паропроводах или резервуарах или в ходе процессов преобразования. Для контроля такого конденсатоотводчика, т.е. работоспособности конденсатоотводчика, предусматривается датчик потока с регистрацией свойств потока в трубе, проводящей среду, и/или в арматуре. При этом среду образуют пар, конденсат, вода и/или воздух, в частности, в виде многофазного потока. При этом вибратор, по меньшей мере, частично используется в поперечном сечении трубы, обтекаемом средой, или в поперечном сечении арматуры. При этом вибратор обтекается средой или он установлен вблизи потока, в частности поверхности потока, так что он, по меньшей мере, частично соприкасается с поверхностью потока. Потоком среды вибратор приводится в колебание. Конечные параметры колебаний определяются посредством преобразователя колебаний и подаются сигналы, представляющие параметры колебаний. При этом определенные параметры колебаний включают, в частности, определение амплитуды и частоты колебания. Определенные таким образом амплитуда и частота колебания выдаются в месте измерения в виде электрического сигнала преобразователя колебаний. При этом преобразователь колебаний может быть выполнен, например, таким образом, чтобы колебания регистрировались пьезодатчиком, микрофоном или лазерным виброметром.

Предпочтительно согласно одному из усовершенствованных вариантов способа согласно изобретению в месте измерения записываются синфазные и противофазные колебания обеих областей вибратора, соединенных между собой. Возбуждение вибратора предпочтительно происходит через первую область вибратора, по меньшей мере частично выступающую в поток среды, причем в колебание приводятся как первая область, находящаяся в потоке, так и вторая область, предусмотренная за пределами потока. Благодаря эластичному соединению обеих областей вибратора между собой и с основой датчика потока обе области вибратора выполняют синфазные и противофазные колебания, именуемые также одинаково и противоположно направленные. При этом вибратор рассчитан таким образом, чтобы синфазные и противофазные колебания одновременно возникали с разными частотами. Под одинаково направленными, или синфазными, колебаниями обеих областей, исходя из соединительного участка обеих областей вибратора, предпочтительно простирающихся в противоположных направлениях, следует понимать колебания, при которых обе области вибратора, соединенные между собой, движутся в одном и том же направлении. Под противофазными колебаниями следует понимать колебания обеих областей, при которых они, также исходя из соединительного участка обеих областей вибратора, колеблются в противоположных направлениях. Предпочтительно в результате анализа, именуемого также спектральным анализом, частоты параметров колебаний вибратора предпочтительно одновременно регистрируются две резонансные частоты, генерируемые в вибраторе, и амплитуды их синфазных и противофазных колебаний.

Благодаря записи и анализу параметров колебаний вибратора, состоящего из двух эластично соединенных областей, предпочтительно находящихся в двух разных средах, причем первая область расположена в многофазном потоке, а вторая область вибратора предпочтительно расположена в окружающем воздухе, регистрируются амплитуда и частота двух точек резонанса. При этом возможна регистрация процессов транспортировки массы многофазных потоков, благодаря чему возможно определение уровня конденсата и скорости его течения, а также уровня пара и скорости его течения. С помощью записанного файла с контрольными данными удается однозначно определить работоспособность, ступень давления, количество конденсата и величину потерь пара конденсатоотводчика. Многозначность результатов исключается за счет комбинации амплитуды и частоты в обеих точках резонанса. С помощью этой комбинации или свойств потока можно определить работоспособность конденсатоотводчика.

Предпочтительно датчик потока предусмотрен между трубой и конденсатоотводчиком, в частности, посредством первого, предназначенного для трубы фланца и второго, предназначенного для конденсатоотводчика фланца, он разъемно соединен с трубой и конденсатоотводчиком. При обеспечении датчиком потока в этом положении предпочтительно, чтобы возникающий в таких установках посторонний шум, исходящий, например, от конденсатоотводчика, был настолько незначителен, чтобы он едва, а то и почти совсем не влиял на измерения в этом месте. При этом датчик потока может быть, например, зажат между обоими фланцами, а оба фланца могут быть свинчены друг с другом, так что датчик потока установлен между обоими фланцами неподвижно.

В одном из вариантов осуществления для анализа параметров колебаний в соответствии с этапом с) проводятся контрольные измерения и/или тем самым создаются файлы с данными, используемые для сравнения с данными, измеренными на месте измерения. При этом файлы с данными формируются таким образом, чтобы определенные свойства потока, как, например, количество конденсата, величина потерь и скорость потока, были заданы для разных режимов работы. Так, например, при измерении амплитуды и частоты и при определенном уровне и средней скорости потока при определенном количестве конденсата можно сделать вывод относительно режима работы, известного для этих параметров, и тем самым относительно работоспособности этого конденсатоотводчика. Благодаря использованию такой системы возможна проверка работоспособности независимо от типа отводчика. Таким образом, в качестве системы диагностики отводчика она может универсально применяться независимо от подключенного типа отводчика.

Предпочтительно при контроле конденсатоотводчика согласно примеру выполнения для анализа параметров потока в соответствии с этапом с) на основе файлов с данными, созданных с помощью пред- 2 029117

варительно проведенных контрольных измерений, данные, измеренные на месте измерения, сравниваются с файлами с данными. В результате возможны простой и вместе с тем быстрый анализ измеренных данных, а также надежное определение определяемых параметров в связи с параметрами колебаний, с помощью которых может быть получена информация о работоспособности конденсатоотводчика. Сравнение измеренных данных с предварительно полученными файлами с данными предпочтительно осуществляется с помощью электронного аналитического устройства, в котором одновременно хранятся данные, полученные предварительно.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления анализ происходит в соответствии с этапом с) с помощью электронного аналитического устройства, как, например, искусственной нейронной сети (ΚΝΝ), логики Ριιζζί. методов СЬаие1 Ке1айои8Ыр8 Мсбюбь анализов Рттс1ра1 Сотроиеи! Аиа1у8е8 (РСА).

Другой усовершенствованный вариант способа согласно изобретению предусматривает, чтобы для анализа параметров потока с помощью электронного аналитического устройства в соответствии с этапом с) использовались амплитуды и резонансные частоты зарегистрированных синфазных и противофазных колебаний предпочтительно обеих областей вибратора. На основе величины амплитуд и на основе различных резонансных частот, генерируемых синфазными и противофазными колебаниями вибратора, в результате сравнения с уже полученными файлами с данными может быть сделан информативный анализ определенных параметров, отражающих режим работы конденсатоотводчика, как, например, работоспособности, количества конденсата, ступени давления, а также величины потерь пара конденсатоотводчика.

Предпочтительно для анализа параметров потока в соответствии с этапом с) с помощью частотного анализа, предпочтительно анализа Фурье, определяются амплитуды и их резонансные частоты зарегистрированных синфазных и противофазных колебаний обеих областей вибратора. Этот вид определения частот и амплитуд создает простую возможность для отображения возникающих колебаний вибратора, возбуждаемого потоком. С помощью анализа Фурье удобно определяются, в частности, частоты отдельных колебаний и их амплитуды.

Предпочтительно при анализе в соответствии с этапом с) у датчика потока устанавливается взаимосвязь между, с одной стороны, работоспособностью, степенью давления, количеством конденсата и величиной потерь пара, а с другой стороны, резонансной частотой и амплитудой предпочтительно двух резонансных частот и их амплитуд. Благодаря этой взаимосвязи по спектру колебаний может быть определен актуальный режим работы отводчика.

В очередном варианте осуществления по зависимости резонансной частоты и амплитуды синфазного и противофазного колебания от демпфирования определяется уровень конденсата среды. Если при анализе потока водяного пара можно распознать изменение резонансной частоты и амплитуды, то из этого с помощью соответствующего анализа определяется уровень конденсата. Изменение амплитуды и уменьшение резонансной частоты синфазного и противофазного колебания означает, например, при допущении постоянной плотности среды более сильное демпфирование как результат повышения уровня в трубопроводе.

Предпочтительно уровень конденсата в многофазном потоке и вытекающее из этого демпфирование среды определяются по зависимости резонансной частоты и амплитуды синфазного и противофазного колебания вибратора. Из изменения резонансной частоты и амплитуды синфазного и противофазного колебания обеих областей вибратора выводится, в частности, критерий уровня конденсата в многофазном потоке и связанного с этим демпфирования протекающей через арматуру среды, образованной предпочтительно в виде многофазного потока. Демпфирование среды непосредственно воздействует на параметры колебаний первой области вибратора, по меньшей мере, частично выступающей в поток и тем самым в конденсат. При спаренном вибраторе согласно изобретению это воздействие приводит к одновременному изменению амплитуды и частоты синфазного и противофазного колебания обеих областей.

Предпочтительно по зависимости резонансной частоты и амплитуды синфазного и противофазного колебания от скорости потока и соответствующего демпфирования определяется скорость потока среды, предпочтительно многофазного потока. Если, например, амплитуда синфазного и противофазного колебания при постоянной резонансной частоте увеличивается, то при допущении постоянной плотности среды это означает, что скорость потока, а тем самым и расход увеличиваются.

В очередном варианте осуществления ступень давления определяется по зависимости резонансной частоты и амплитуды синфазного и противофазного колебания от демпфирования. При разных ступенях давления среда изменяет свое свойство, в частности плотность. В результате, в свою очередь, изменяется демпфирование. На основе зависимости амплитуды и частоты от демпфирования может устанавливаться соответствующая ступень давления.

В очередном варианте осуществления плотность среды определяется по зависимости резонансной частоты и амплитуды синфазного и противофазного колебания от демпфирования. На основе зависимости амплитуды и частоты от демпфирования может устанавливаться плотность соответствующей среды.

Согласно очередному усовершенствованному варианту способа согласно изобретению измеряется температура предпочтительно среды и/или на участке трубы и/или конденсатоотводчика. Посредством

- 3 029117

измерения температуры получают принципиальную информацию относительно режима работы или работоспособности конденсатоотводчика в связи с данными, записанными датчиком потока. С помощью измерения температуры, предпочтительно происходящего на участке измерения колебаний, в частности, могут быть установлены наличие затора в результате неисправности отводчика или закрытие конденсатоотводчика. При этом решающим для определения режима работы отводчика является констатация падения установленной температуры ниже определенного температурного интервала, в котором конденсатоотводчик работает обычно. На основе измеренной температуры и одновременно проведенного измерения потока с большой степенью надежности определяются наличие затора в конденсатоотводчике или отключение части установки.

Другой аспект изобретения относится к предлагаемому датчику потока для регистрации свойств потока в трубе и/или в арматуре, проводящих среду. При этом датчик потока содержит основной элемент, выполненное в основном элементе отверстие с поперечным сечением для потока, подготовленным для протекания среды, вибратор, установленный рядом с поперечным сечением или выступающий в поперечное сечение, и предусмотренный на вибраторе преобразователь колебаний для преобразования механических колебаний в электрические сигналы. Датчик потока согласно изобретению отличается тем, что вибратор содержит первую область, предусмотренную, по меньшей мере, частично в поперечном сечении среды, сформированной в виде многофазного потока, и вторую область, предусмотренную за пределами поперечного сечения потока, причем первая и вторая области образуют связную систему, а вибратор выполнен с возможностью записи колебаний первой и второй областей вибратора на месте измерения.

При этом основной элемент и вибратор соединены друг с другом. Предпочтительно вибратор содержит первую область, по меньшей мере, частично предусмотренную в поперечном сечении потока, и вторую область, предусмотренную за пределами поперечного сечения потока, причем первая и вторая области образуют связную систему. Связная система одновременно регистрирует амплитуду и частоту синфазного и противофазного колебания обеих областей только в одном месте измерения, предпочтительно предусмотренном во второй области. Благодаря этому многозначные результаты исключаются и потому возможна однозначная интерпретация результатов.

Предпочтительно вибратор выполнен таким образом, что при возбуждении только одной первой области вибратора, предпочтительно, по меньшей мере, частично выступающей в поток, одинаково направленные колебания, именуемые также синфазными колебаниями, и противоположно направленные колебания, известные также как противофазные колебания, генерируются обеими соединенными между собой областями вибратора. Генерируемые синфазные и противофазные колебания, как более подробно показано выше в связи со способом, могут записываться в месте измерения во второй области за пределами потока.

Отверстием основного элемена определяется поперечное сечение потока. Последний имеет поперечное сечение, лишь незначительно воздействующее на поток среды. Этот поток среды возбуждает колебания, регистрируемые преобразователем колебаний. Для генерирования колебаний вибратор, по меньшей мере, частично установлен в потоке.

Предпочтительно вибратор выполнен в виде стержня, и/или основной элемент выполнен в виде кольца. Таким образом, в случае стержневого вибратора в основу могут быть положены общие теории расчета собственного колебания стержня. Обе области вибратора предпочтительно выполнены в виде гибких балок с предпочтительно круглым поперечным сечением, жестко соединенных друг с другом соединительным участком, расширенным в поперечном сечении по сравнению с обеими областями. Предпочтительно первая и вторая области установлены на соединительном участке таким образом, чтобы они предпочтительно могли беспрепятственно колебаться в направлении поперек своей протяженности. При этом вибратор, в частности, выполнен и/или изготовлен из материала с высоким модулем упругости. Поэтому он является жестким и таким образом годится для приведения в колебание потоком. Предпочтительным в кольцеобразном основном элементе является то, что он, например, подгоняется под поперечное сечение трубы и тем самым без проблем может быть интегрирован в любую установку.

Другой вариант осуществления датчика потока согласно изобретению предусматривает, чтобы вибратор содержал разделяющий обе его области установочный поясок или воротник, который был бы неподвижно установлен и устроен на основном элементе для эластичного соединения обеих областей между собой и с основным элементом. Предпочтительно установочный поясок для вибратора имеет круглое поперечное сечение, расширенное в диаметре по сравнению с обеими областями вибратора. Установочный поясок, или воротник, образует соединительный участок для первой и второй областей вибратора, по которому колебания могут беспрепятственно передаваться между первой и второй областями в обе стороны. Толщина материала установочного пояска и его диаметр находятся, в частности, в предопределенном соотношении с длинами и диаметрами обеих областей вибратора, предпочтительно выполненных в виде гибких цилиндрических балок. Благодаря этому при возбуждении по меньшей мере одной стержневой области вибратора, в частности, в поперечном направлении к его протяженности, генерируется колебание мембраны на установочном пояске, и тем самым обеспечивается синфазное и противофазное колебание обеих областей вибратора, соединенных между собой.

- 4 029117

Основной элемент имеет проем для вибратора, сквозь который предпочтительно первая область выступает в поперечное сечение потока. Проем, поперечное сечение которого в принципе превышает область вибратора, по меньшей мере, частично выступающую в поток, выполнен в виде ступенчатого отверстия и содержит два участка с разными по величине поперечными сечениями. Участок с большим поперечным сечением относится к периферии основного элемента, вследствие чего на основном элементе предусмотрен уступ с опорной поверхностью, на которой установочный поясок опирается лишь на определенную часть поверхности. Большая часть установочного пояска колеблется свободно, благодаря чему становятся возможными колебание мембраны вибратора и тем самым одинаково и противоположно направленные резонансные колебания областей вибратора.

В одном из предпочтительных усовершенствованных вариантов предусмотрено, чтобы вибратор содержал предпочтительно цилиндрический установочный поясок или воротник, на котором с противоположных друг другу сторон установлены соответствующие гибкие балки предпочтительно круглого поперечного сечения. Вибратор содержит две предпочтительно коаксиально установленные гибкие балки, которые с помощью установочного пояска или воротника жестко соединены друг с другом. Гибкие балки предпочтительно имеют круглое поперечное сечение и установлены на противоположных друг другу торцах установочного пояска или воротника. Гибкие балки предпочтительно имеют одинаковый диаметр. В одном из предпочтительных вариантов выполнения диаметр установочного пояска или воротника примерно вдвое больше диаметров обеих гибких балок. Цилиндрический установочный поясок или воротник одним торцом опирается на опорную поверхность основного элемента. С этого торца одна из гибких балок установлена торчащей примерно перпендикулярно и образует первую область вибратора, по меньшей мере, частично выступающую в многофазный поток.

В очередном варианте осуществления отношение диаметра установочного пояска или воротника к толщине материала установочного пояска или воротника располагается в диапазоне 5-9, предпочтительно от 6 до 7. Кроме того, отношение диаметра установочного пояска или воротника к диаметру соответствующей гибкой балки датчика потока располагается в диапазоне 1,5-3,5. В одном из предпочтительных вариантов осуществления отношение диаметра установочного пояска или воротника к диаметру соответствующей гибкой балки датчика потока располагается в диапазоне 2-3. Предпочтительно отношение длины соответствующей гибкой балки к диаметру гибкой балки располагается в диапазоне 2-6, в частности предпочтительно 3-4. При приведенных данных отношениях размеров установочного пояска или воротника и гибких балок друг к другу достигаются оптимальные параметры колебания вибратора согласно изобретению и тем самым надежное определение получаемых данных измерения.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления поперечное сечение потока подогнано под поперечное сечение, сквозь которое протекает среда. В результате подгонки поперечного сечения потока предотвращаются завихрения в месте перехода между трубопроводом и датчиком потока. Таким образом, колебание может возбуждаться одним только обтеканием вибратора в датчике потока. Соответствующей подгонкой вибратора добиваются того, чтобы режим работы отводчика не пострадал от датчика потока.

Предпочтительно датчик потока выполнен с возможностью осуществления вышеописанного способа. Таким образом, посредством такого датчика потока может контролироваться режим работы конденсатоотводчика.

Кроме того, согласно изобретению предлагается контрольное устройство для контроля по меньшей мере конденсатоотводчика для отвода конденсата. При этом контрольное устройство содержит по меньшей мере один датчик потока с преобразователем колебаний и аналитическую электронику. Датчик потока, в частности по одному из вышеприведенных вариантов осуществления, разъемно соединен с трубой и/или конденсатоотводчиком. При этом датчик потока установлен рядом с трубой и/или конденсатоотводчиком. Под "расположенным рядом" в дальнейшем понимается, что датчик потока установлен, например, граничащим с трубой и/или конденсатоотводчиком, однако, по меньшей мере, в непосредственной близости от него или вплотную к нему.

Предпочтительно датчик потока установлен между трубой и конденсатоотводчиком. Таким образом, вибратором предотвращается прием постороннего шума, производимого, например, конденсатоотводчиком, и исходящего от него.

В очередном варианте осуществления датчик потока посредством первого фланца, предназначенного для трубы, и второго фланца, предназначенного для конденсатоотводчика, разъемно соединен с трубой и конденсатоотводчиком. Таким образом, датчик потока в любое время может быть просто и без особого труда заменен, например, для технического обслуживания или в случае неисправности. Кроме того, нет необходимости ни в дополнительном связующем устройстве для встройки датчика потока в установку, поскольку используются уже имеющиеся фланцы, ни в удержании датчика потока в заданном положении вручную.

Предпочтительно датчик потока предусмотрен между трубой и конденсатоотводчиком предпочтительно выше по течению впереди конденсатоотводчика, в частности, он разъемно соединен с трубой и конденсатоотводчиком посредством первого фланца, предназначенного для трубы, и второго фланца, предназначенного для конденсатоотводчика. При обеспечении датчиком потока в этом положении с раз- 5 029117

вязкой от корпусного шума предпочтительно, чтобы корпусной шум, возникающий в таких установках, например, в результате колебания труб или конденсатоотводчика, был настолько незначителен, чтобы он едва влиял, а то и почти совсем не влиял на измерения в этом месте. При этом датчик потока может быть, например, зажат между обоими фланцами, а оба фланца могут быть свинчены друг с другом, так что датчик потока установлен между обоими фланцами неподвижно.

Другая усовершенствованная форма исполнения контрольного устройства согласно изобретению предусматривает, чтобы было предусмотрено по меньшей мере одно устройство для измерения температуры для регистрации температуры предпочтительно среды и/или конденсатоотводчика предпочтительно в области измерения колебаний. Посредством устройства для измерения температуры, предпочтительно содержащего температурный датчик, предпочтительно происходит измерение температуры в области конденсатоотводчика. Путем предпочтительно непрерывного запрашивания температуры может быть получена информация относительно возможности непроизвольного затора конденсата в области конденсатоотводчика в результате неисправности какой-либо детали или закрытия конденсатоотводчика. С помощью устройства для измерения температуры может просто устанавливаться падение измеренной температуры ниже определенного температурного диапазона, в котором обычно работает конденсатоотводчик. На основе измерения температуры и одновременного проведения измерения потока с большой степенью надежности определяются наличие затора в конденсатоотводчике или отключение этой части установки.

В одной из предпочтительных форм исполнения контрольное устройство содержит электронное аналитическое устройство для анализа сигналов преобразователя колебаний и для сравнения поступающих сигналов преобразователя колебаний датчика потока с файлами с данными, хранящегося в электронном аналитическом устройстве.

При этом файл с данными состоит, в частности, из полученных контрольных данных. Из этого файла с данными и по поступающим сигналам электронное аналитическое устройство получает информацию о свойствах потока и показывает тем самым режим работы конденсатоотводчика. Предпочтительно в электронном аналитическом устройстве хранится множество файлов, содержащих релевантные данные, например, о работоспособности, количестве конденсата, величине потерь пара и ступени давления предпочтительно для всех режимов работы отводчика с соответствующими данными датчика, как, например, амплитуда и частота синфазных и противофазных колебаний и температура. Кроме того, электронное аналитическое устройство выполнено с возможностью сравнения измеренных данных с хранящимися файлами с данными. Если, например, измеренные данные не совсем совпадают с хранящимся файлом с данными, то с помощью аналитического устройства проводится интерполирующее определение релевантных данных.

Предпочтительно в очередной форме исполнения контрольного устройства согласно изобретению предусмотрено, чтобы аналитическое устройство являлось составной частью электронного устройства управления и/или чтобы устройство управления посредством передачи сигналов было связано по меньшей мере с энергетическим устройством, предпочтительно термогенератором, и с блоком связи для передачи данных. Электронное устройство управления предпочтительно соединено с энергетическим устройством и с блоком связи, а по проводной или беспроводной связи для передачи данных - с датчиком потока. В каждом месте измерения с помощью устройства управления, энергетического устройства, а также блока связи предпочтительно образован узел датчиков. Такой узел датчиков через блок связи сообщается предпочтительно по радио непосредственно и/или через другие узлы датчиков с переносным устройством для опроса и вывода или со стационарной базовой станцией. Через переносное устройство для опроса и вывода возможны запрос данных измерения из разных узлов датчиков и их визуализация. Таким образом, обеспечивается надежный дистанционный контроль работы одного или же нескольких конденсатоотводчиков. Вместо переносного устройства для опроса и вывода данные разных узлов датчиков могут передаваться на стационарную станцию контроля также, например, через сеть передачи данных. На такой станции контроля данные измерения узлов датчиков различных промышленных установок могут, например, сводиться в разных местах расположения.

Предпочтительно энергетическому устройству, предпочтительно выполненному в виде термогенератора, выделен энергоаккумулятор, с помощью которого обеспечивается предпочтительно постоянное энергоснабжение электронного устройства управления узла датчиков.

Ниже изобретение более подробно поясняется примерами на основе вариантов осуществления со ссылкой на приложенные фигуры, на которых

фиг. 1 изображает датчик потока в перспективе,

фиг. 2 - вид датчика потока на фиг. 1 в разрезе,

фиг. 3 - вид датчика потока на фиг. 1 в другом разрезе,

фиг. 4 - установка конденсатоотводчика и датчика потока,

фиг. 5 - схематично вид примера выполнения контрольного устройства,

фиг. 6 - схематично вид другого примера выполнения и

фиг. 7а, Ь - вид спереди и сверху узла датчиков согласно изобретению.

Фигуры содержат частично упрощенные схематичные изображения. Частично для одинаковых, но

- 6 029117

при известных условиях не идентичных элементов используются идентичные позиции. Разные виды одинаковых элементов могут масштабироваться по-разному.

На фиг. 1 изображен датчик 1 потока с вибратором 9 и основным элементом 5, выполненным кольцеобразным. При этом вибратор 9 выполнен в виде стержня и содержит первую область 2 и вторую область 3. В основном элементе 5 предусмотрен проем 10, в котором установлен вибратор 9. Основной элемент 5 имеет отверстие 4 с предопределенным поперечным сечением для потока. В отверстие 4 выступает первая область 2 вибратора 9. Альтернативно вибратор 9 может быть выполнен таким образом, чтобы первая область граничила с поперечным сечением для среды, т. е. была расположена рядом с поперечным сечением и тем самым по меньшей мере частично соприкасалась с поверхностью потока. Через предопределенное поперечное сечение 4 протекает среда, как, например, многофазный поток, например, пар или конденсат. Вторая область 3 выступает из основного элемента 5 над проемом 10.

На фиг. 2 и 3 изображен вид датчика 1 потока в разрезе. Дополнительно к фиг. 1 на фиг. 2 и 3 можно распознать, что первая 2 и вторая область 3 соединены друг с другом на соединительном участке 7. При этом соединительный участок 7 выполнен таким образом, что он через проем 10 вставлен в основной элемент 5 и располагается на опорной поверхности 11 уступа 12 ступенчатого отверстия 6. Первая область 2 выступает сквозь отверстие 6 в отверстие 4. Вторая область 3 выступает над основным элементом 5. Вибратор 9 предпочтительно содержит две коаксиально установленные гибкие балки для образования первой и второй областей 2, 3, жестко соединенные друг с другом соединительным участком 7, выполненным в виде установочного пояска или воротника 7'. Гибкие балки предпочтительно имеют круглое поперечное сечение и установлены на противоположных торцах установочного пояска или воротника 7'. Гибкие балки 2', 3' предпочтительно имеют одинаковый диаметр. Установочный поясок или воротник 7' имеет больший диаметр, чем обе гибкие балки 2', 3'. Цилиндрический установочный поясок или воротник 7' одним торцом 13 располагается на опорной поверхности 11 основного элемента 5. На этом торце 13 гибкая балка 2 установлена торчащей примерно перпендикулярно и образует первую область вибратора 9, по меньшей мере, частично выступающего в многофазный поток.

На фиг. 4 изображена сборка конденсатоотводчика 20 с датчиком 1 потока. При этом сборка датчика 1 потока с конденсатоотводчиком 2 0 изображена покомпонентно.

Конденсатоотводчик 20 содержит корпус 23. На корпусе 23 установлены два фланца 21 и 22 конденсатоотводчика, которые обычно крепятся на трубе, проводящей среду. Между фланцем 22 конденсатоотводчика и фланцем 31 трубы, предусмотренным на трубе, установлен датчик 1 потока. Между датчиком 1 потока и фланцем 22 конденсатоотводчика и фланцем 31 трубы предусмотрены соответствующее уплотнения 30. Уплотнения 30, фланец 22 конденсатоотводчика, фланец 31 трубы и отверстие 4 имеют одинаковое поперечное сечение. При этом это поперечное сечение точно такое же, как поперечное сечение трубы, подсоединенной к фланцу 31 трубы.

Благодаря этому свойства потока среды при протекании через отверстие 4 в направлении конденсатоотводчика 20 не изменяются. Таким образом, колебания, генерируемые посредством вибратора 9, таковы, что они возбуждаются в результате обтекания. В месте 8 измерения эти генерируемые колебания вибратора определяются и передаются дальше в аналитическое устройство для анализа полученных данных. При нескольких датчиках потока (узлах датчиков) в системе конденсатоотводчика данные могут передаваться в центральное устройство управления (на базовую станцию), а оттуда направляться в диспетчерский пункт.

На фиг. 5 схематично изображено контрольное устройство 100. Контрольное устройство 100 содержит две трубы 101, арматуру 102 и электронное аналитическое устройство 109. Трубы 101 содержат соответствующий фланец 103 трубы, который с помощью разъемного соединения 110, в частности резьбового соединения, соединен с фланцем 104 арматуры, относящимся к арматуре 102. Трубы 101 проводят соответствующую среду, как, например, многофазный поток, состоящий из пара и воды. В направлении 111 потока среды выше по течению впереди соответствующей арматуры 102 установлен датчик 1 потока. При этом датчик 1 потока зажат между соответствующим фланцем 103 трубы и фланцем 104 арматуры.

Датчик 1 потока регистрирует поток среды и подает сигналы, являющиеся репрезентативными для параметров потока. Сигналы через преобразователь 112 колебаний посылаются в электронное аналитическое устройство 109. Преобразователь 112 колебаний имеет жесткую проводную или беспроводную связь с аналитической электроникой 109. Аналитическая электроника 109 принимает переданные сигналы в области 105 ввода и запоминает их. Кроме того, в электронном аналитическом устройстве 109 хранится файл 107 с данными, содержащий данные контрольных измерений. При этом такой файл 107 с данными содержит определенные свойства потока, как, например, уровень конденсата и скорость потока для разных режимов работы, т.е. для отвода без прорыва и с прорывом пара и без отвода. Файл 107 с данными и данные из области 105 ввода обрабатываются на этапе 106, т.е. сравниваются между собой и анализируются. В результате анализа определяется точный режим работы, т.е. точно определяются работоспособность, количество конденсата, величина потерь пара и ступень давления. На очередном этапе результаты выдаются в ручной измерительный прибор 108. Альтернативно они могут подаваться также на базовую станцию 108, а оттуда в диспетчерский пункт. При этом данные с узла датчиков могут пере- 7 029117

даваться в ручное измерительное устройство или на базовую станцию по радио. Благодаря этому несколько пользователей могут контролировать и в каждый момент времени точно определять работоспособность каждой отдельной из арматур 102, входящих в систему, на фоне всей системы.

На фиг. 6 показан другой пример выполнения схематически изображенного контрольного устройства 120. Контрольное устройство 120, в свою очередь, содержит две трубы 101, арматуру 102 и электронное аналитическое устройство 109. Электронное аналитическое устройство 109 является частью электронного устройства 122 управления, образующего вместе с энергетическим устройством 124, энергоаккумулирующим блоком 126, блоком 128 связи, а также с устройством 144 для измерения температуры узел 130 датчиков. Узел датчиков, в частности, через свое аналитическое устройство 109 посредством передачи данных соединен с преобразователем 112 колебаний и датчиком 1 потока. Посредством узла 130 датчиков обеспечен дистанционный контроль арматуры 102. Благодаря дистанционному контролю возможные неисправности арматуры 102 могут распознаваться как своевременно, так и просто, а прежде всего надежно. Предпочтительно данные, зарегистрированные датчиком 1 потока, принимаются аналитическим устройством 109 и передаются с устройства 122 управления через блок 128 связи предпочтительно по радио, на базовую станцию 108 или в переносное устройство для опроса и вывода. Кроме того, для контроля режима работы арматуры 102 предусмотрено устройство 144 для измерения температуры, соединенное с устройством управления. Устройство 144 для измерения температуры содержит в данном примере выполнения температурный датчик 146, установленный в арматуре 102.

На фиг. 7а и Ь изображены разные виды узла 130 датчиков. Энергетическое устройство 124, предпочтительно выполненное в виде термогенератора, содержит подложку 132, предпочтительно закрепленную основной поверхностью 133 прямо на нагревательном элементе, как, например, на контролируемой арматуре 102. На противоположной поверхности 133' подложки 132 установлен пьезоэлемент 134. Посредством пьезоэлемента 134 вследствие наличия разницы температур на обеих сторонах пьезоэлемента производятся незначительные количества электрической энергии, достаточные для работы узла 130 датчиков. Кроме того, на пьезоэлементе 134 установлен холодильный элемент с множеством охлаждающих ребер, посредством которого разница в температурах на пьезоэлементе увеличивается, и тем самым улучшается производительность энергетического устройства 124. С помощью распорок 138, 138' на холодильном элементе 136 установлен корпус 140, в котором установлены энергоаккумулирующий блок 126, устройство 122 управления, устройство 144 для измерения температуры и блок 128 связи, образующие вместе с энергетическим устройством 124 узел 130 датчиков. С помощью блока 128 связи (фиг. 6), выполненного в настоящем примере выполнения в виде радиомодуля 142, в этом случае возможна передача данных в переносное устройство 108 для опроса и вывода или на базовую станцию 108. С местной базовой станции может происходить передача зарегистрированных данных измерения на центральную базовую станцию, находящуюся не собственно в месте контроля. Кроме того, в корпусе 140 предусмотрено устройство 144 для измерения температуры, соединенное с датчиком 146 температуры, установленном на подложке.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ контроля конденсатоотводчика (20), включающий следующие этапы:

a) размещение датчика (1) потока на трубе, проводящей среду, и/или в арматуре, причем среда имеет вид многофазного потока,

b) считывание параметров колебаний в месте (8) измерения, предусмотренном на вибраторе (9) датчика (1) потока, посредством преобразователя (112) колебаний,

c) электронный анализ параметров колебаний вибратора (9), полученных из первой области (2) вибратора (9), расположенной, по меньшей мере, частично в потоке среды или рядом с ним, и второй области (3) вибратора (9), расположенной за пределами потока.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в месте измерения одновременно получают синфазные и противофазные колебания обеих соединенных друг с другом областей вибратора.
3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что для анализа параметров потока в соответствии с этапом с) проводят контрольные измерения и тем самым создают файлы с данными, используемые для сравнения с данными, измеренными на месте (8) измерения.
4. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что для анализа параметров потока в соответствии с этапом с) проводят контрольные измерения, и на основе файлов с данными, полученных с помощью данных контрольных измерений или с помощью прежних контрольных измерений, данные, измеренные на месте (8) измерения, сравнивают с файлами с данными.
5. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что анализ в соответствии с этапом с) осуществляют с помощью электронного аналитического устройства (109).
6. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что для анализа параметров потока в соответствии с этапом с) определяют амплитуды и резонансные частоты зарегистрированных синфазных и противофазных колебаний.
7. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что для анализа параметров

- 8 029117

потока в соответствии с этапом с) амплитуды и резонансные частоты зарегистрированных синфазных и противофазных колебаний определяют с помощью частотного анализа, предпочтительно анализа Фурье.
8. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что для анализа в соответствии с этапом с) устанавливают связь между работоспособностью, ступенью давления, количеством конденсата, а также величиной потерь давления и резонансной частотой и амплитудой, предпочтительно двумя резонансными частотами и их амплитудами, у датчика (1) потока.
9. Способ по одному из пп.6-8, отличающийся тем, что уровень конденсата в многофазном потоке определяют зависимостью резонансной частоты и амплитуды синфазного и противофазного колебания от демпфирования.
10. Способ по одному из пп.6-9, отличающийся тем, что уровень конденсата в многофазном потоке и в результате чего демпфирование среды определяют зависимостью изменения резонансной частоты и амплитуды синфазного и противофазного колебания вибратора.
11. Способ по одному из пп.6 или 10, отличающийся тем, что скорость многофазного потока определяют зависимостью амплитуды и резонансной частоты синфазного и противофазного колебания от скорости потока и демпфирования.
12. Способ по одному из пп.8-11, отличающийся тем, что ступень давления определяют зависимостью резонансной частоты и амплитуды синфазного и противофазного колебания от демпфирования и/или что плотность среды определяют зависимостью резонансной частоты и амплитуды синфазного и противофазного колебания от демпфирования.
13. Способ по одному из пп.1-12, отличающийся тем, что измеряют температуру предпочтительно среды в области трубы и/или конденсатоотводчика.
14. Датчик (1) потока для регистрации свойств потока в трубе, проводящей среду, и/или в арматуре, в частности в конденсатоотводчике (20), содержащий

основной элемент (5),

расположенное в основном элементе (5) отверстие (4), имеющее поперечное сечение и предназначенное для протекания среды,

вибратор (9), расположенный рядом с поперечным сечением или в поперечном сечении отверстия

(4), и

преобразователь (112) колебаний, расположенный на вибраторе (9) для преобразования колебаний в электрические сигналы,

отличающийся тем, что вибратор (9) имеет первую область (2), расположенную, по меньшей мере, частично в поперечном сечении отверстия (4) для протекания среды, имеющей вид многофазного потока, или рядом с ним, и вторую область (3), расположенную за пределами поперечного сечения, причем первая и вторая области образуют связную систему, а вибратор (9) выполнен с возможностью приема в месте (8) измерения колебаний первой (2) и второй области (3) вибратора (9).
15. Датчик (1) потока по п.14, отличающийся тем, что вибратор (9) выполнен в виде стержня, и/или основной элемент (5) - кольцеобразным.
16. Датчик (1) потока по одному из пп.14 или 15, отличающийся тем, что вибратор (9) имеет разделяющий обе его области (2, 3) установочный поясок или воротник (7'), установленный жестко на основном элементе (5) и выполненный с возможностью эластичного соединения обеих областей (2, 3) между собой и с основным элементом (5).
17. Датчик (1) потока по одному из пп.14-16, отличающийся тем, что вибратор (9) имеет цилиндрический установочный поясок или воротник (7'), на котором с противоположных сторон установлены соответствующие гибкие балки (2', 3') предпочтительно круглого поперечного сечения.
18. Датчик (1) потока по одному из пп.14-17, отличающийся тем, что отношение диаметра установочного пояска или воротника (7') к толщине материала установочного пояска или воротника (7') находится в диапазоне 5-9.
19. Датчик (1) потока по одному из пп.14-18, отличающийся тем, что отношение диаметра установочного пояска или воротника (7') к диаметру соответствующей гибкой балки (2', 3') находится в диапазоне 1,5-3,5.
20. Датчик (1) потока по одному из пп.14-19, отличающийся тем, что отношение длины соответствующей гибкой балки (2', 3') к диаметру гибкой балки (2', 3') находится в диапазоне 2-6.
21. Датчик (1) потока по одному из пп.14-20, отличающийся тем, что поперечное сечение потока подогнано под поперечное сечение, обтекаемое средой.
22. Контрольное устройство (100) для контроля по меньшей мере одного конденсатоотводчика (20) для отвода конденсата, содержащее

по меньшей мере один датчик (1) потока по одному из пп.14-21, разъемно соединенный с трубой и/или конденсатоотводчиком (20),

по меньшей мере один преобразователь (112) колебаний,

по меньшей мере одно аналитическое устройство (109), причем датчик (1) потока установлен рядом с трубой и/или конденсатоотводчиком (20).
23. Контрольное устройство (100) по п.22, отличающееся тем, что датчик (1) потока установлен ме- 9 029117

жду трубой и конденсатоотводчиком (20) предпочтительно выше по течению впереди конденсатоотводчика, посредством первого фланца (31), предназначенного для трубы, и второго фланца (22), предназначенного для конденсатоотводчика, разъемно соединен с трубой и конденсатоотводчиком (20).
24. Контрольное устройство (100) по одному из пп.22 или 23, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере одно устройство (144) для измерения температуры для регистрации температуры предпочтительно среды в области трубы, и/или в области конденсатоотводчика (20).
25. Контрольное устройство (100) по одному из пп.22-24, отличающееся тем, что содержит электронное аналитическое устройство для анализа сигналов вибратора и сравнения входящих сигналов преобразователя (112) датчика (1) потока с файлом с данными, хранящимся в электронном аналитическом устройстве.
26. Контрольное устройство (100) по одному из пп.22-25, отличающееся тем, что аналитическое устройство является составной частью электронного устройства (122) управления, и/или устройство (122) управления выполнено с возможностью передачи сигналов по меньшей мере на одно энергетическое устройство (124), предпочтительно термогенератор, и устройство (128) связи для передачи данных.

- 10 029117